移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，包括热管反应堆、半导体温差发电装置、以及太阳能集热器；所述太阳能集热器对所述半导体温差发电装置的热端提供第一热源；所述热管反应堆的结构包括反应堆堆芯和用于与其换热的换热管，所述换热管内充有相变冷却剂，换热管的进、出口分别与所述热端连接形成一回路，将热管反应堆工作时产生的热量作为第二热源供给所述热端。本发明专利技术将太阳能与核反应堆进行耦合发电并供热，实现了两种能源的互补，提高了太阳能的利用率。提高了太阳能的利用率。提高了太阳能的利用率。

【技术实现步骤摘要】
移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统


[0001]本专利技术涉及热管反应堆发电
，尤其是一种移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统。

技术介绍

[0002]可移动小型反应堆具有容量小、安全性高、模块化安装、适用性广等特点，可作为传统核电站的补充，以满足小电网地区、边远地区和极地岛屿的电力需求，也可以实现电源的可移动化，为极端天气或极端地貌情况提供稳定的电力来源。
[0003]现有技术中，热管冷却反应堆利用热管本身的物理性质进行导热，具有很高的热容量以及稳定性，对于可移动式小型反应堆来说，传统蒸汽轮机发电汽轮机将占据很大一部分体积，因此不适合作与可移动小堆匹配的发电装置。目前对于小型模块化热管冷却反应堆的研究主要集中在对热管换热的研究、对热管反应堆安全性的分析以及其水力特性的分析，尚缺少将其与其他发电设备进行联合供电、供热的研究，因此缺少能够实现可移动式的小型模块化热管冷却反应堆的发电能力和稳定性提升的技术方案。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，目的是实现可移动式的小型模块化热管冷却反应堆发电能力和稳定性的提升。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，包括热管反应堆、半导体温差发电装置、以及太阳能集热器；
[0007]所述太阳能集热器对所述半导体温差发电装置的热端提供第一热源；
[0008]所述热管反应堆的结构包括反应堆堆芯和用于与其换热的换热管，所述换热管内充有相变冷却剂，换热管的进、出口分别与所述热端连接形成一回路，用于将热管反应堆工作时产生的热量作为第二热源供给所述热端，所述一回路上于所述换热管的出口处设置控制阀。
[0009]进一步技术方案为：
[0010]所述热管反应堆的结构还包括压力容器，所述换热管呈螺旋状连接于在所述反应堆堆芯外部热管上，并一体式设置在所述压力容器中，压力容器内部装有导热介质，所述换热管通过所述导热介质与反应堆堆芯换热。
[0011]所述一回路上靠近换热管进口处设有凝汽器和循环水泵。
[0012]还包括储热装置，所述储热装置与所述太阳能集热器通过导热管连接，所述储热装置内设有蓄热介质；所述换热管的进、出口与所述储热装置连接形成二回路。
[0013]所述二回路上靠近换热管进口处串联连接热阱装置，靠近储热装置出口、热阱装置进口、换热管出口处分别设有控制阀。
[0014]所述一回路和所述二回路上的控制阀由控制系统调控，所述控制系统通过神经网
络学习控制参数经验，进行大数据存储，实现两个回路的温度、流量参数调整及模式切换。
[0015]还包括非能动安注箱，其出口与所述换热管的进口连接。
[0016]所述储热装置与供热负载连接，用于对供热负载提供热源。
[0017]所述导热管内充有导热油，导热管上靠近储热装置进口处设有变频泵。
[0018]所述发电系统整体安装在载具上，所述半导体温差发电装置的冷端放置在载具外部，通过自然对流或强制对流进行换热。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]将太阳能与核反应堆进行耦合发电并供热，实现了两种能源的互补，弥补了太阳能受天气影响的不稳定性，提高了太阳能的利用率。
[0021]利用太阳能多余的热量，增强了小型反应堆余热排出的自然循环能力，提高了热管反应堆停堆的安全性。
[0022]非能动安注箱设置在二回路上，保证事故状态下二回路中有充足的冷却剂，提升换热性能。
[0023]整个系统的体积小，可以更方便可靠的实现移动。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构示意图。
[0025]图中：1、太阳能集热器；2、导热管；3、非能动安注箱；4、阀门三；5、管路四；6、储热装置；7、阀门五；9、供热负载；11、阀门二；12、阀门一；13、管路三；14、管路一；15、压力容器；16、换热管；17、变频泵；18、反应堆堆芯；19、循环水泵；20、凝汽器；21、管路二；22、热阱装置；23、热端；24、阀门四；25、管路五；26、出口端；27、入口端。
具体实施方式
[0026]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0027]本实施例的移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，如图1所示，包括热管反应堆、半导体温差发电装置、以及太阳能集热器1；
[0028]太阳能集热器1对半导体温差发电装置的热端23提供第一热源；
[0029]热管反应堆的结构包括反应堆堆芯18和用于与其换热的换热管16，换热管16内充有相变冷却剂，换热管16的进、出口分别与热端23连接形成一回路，用于将热管反应堆工作时产生的热量作为第二热源供给热端23，一回路于所述换热管16的出口处设置控制阀。
[0030]其中，太阳能集热器1采用聚光式集热器，其聚集的热量直接加热半导体温差发电系统的热端23。
[0031]其中，热管反应堆的结构还包括压力容器15，换热管16呈螺旋状连接于在反应堆堆芯18外部热管上，一体式设置在压力容器15中，压力容器15内部装有导热介质，换热管16通过导热介质与反应堆堆芯18换热。
[0032]其中，一回路上靠近换热管16进口处设有凝汽器20和循环水泵19。
[0033]具体的，一回路包括管路一14和管路二21，管路一14上设有阀门一12，管路一14接换热管16的出口端26与半导体温差发电装置的热端23一侧，管路二21连接热端23另一侧与换热管16的入口端27。凝汽器20和循环水泵19串联在管路二21上。
[0034]反应堆堆芯18为热管冷却反应堆堆芯，采用热管传热元件冷却堆芯，热管利用热管内工质(可采用液态金属钠、铅铋合金等)的气化吸收堆芯释放的大量热量，并在放热段凝结释放热量给压力容器15内的导热介质，导热介质将热量传递给换热管16，换热管16内的相变冷却剂吸热形成饱和蒸气，从换热管16的出口端26流出，由管路一14输出经过热端23放热后，经过管路二21流入凝汽器20冷凝，并通过循环水泵19输送回换热管16的入口端27，形成循环回路。
[0035]由此，可通过一回路将热管反应堆工作时产生的热量给热端23，为半导体温差发电装置发电提供动力。
[0036]导热介质可采用水。
[0037]换热管16内的相变冷却剂可采用水或其他相变介质。
[0038]换热管16除了可采用螺旋管，还可采用直管、U形管等，直接与反应堆堆芯18的热管的接触，有利于提高导热效率。且由于热管冷却反应堆一次换热可通过热管内工质相变进行导热，自然循环能力强，对堆芯热量的排出提供了有力保障。热管冷却反应堆依靠其自身物理性质进行传热，不需要额外提供能量，因此其安全性较高。
[0039]本实施例的移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，还包括储热装置6，储热装置6与太阳能集热器1通过导热管2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，其特征在于，包括热管反应堆、半导体温差发电装置、以及太阳能集热器(1)；所述太阳能集热器(1)对所述半导体温差发电装置的热端(23)提供第一热源；所述热管反应堆的结构包括反应堆堆芯(18)和用于与其换热的换热管(16)，所述换热管(16)内充有相变冷却剂，换热管(16)的进、出口分别与所述热端(23)连接形成一回路，用于将热管反应堆工作时产生的热量作为第二热源供给所述热端(23)，所述一回路上于所述换热管(16)的出口处设置控制阀。2.根据权利要求1所述的移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，其特征在于，所述热管反应堆的结构还包括压力容器(15)，所述换热管(16)呈螺旋状连接于在所述反应堆堆芯(18)外部热管上，并一体式设置在所述压力容器(15)中，压力容器(15)内部装有导热介质，所述换热管(16)通过所述导热介质与反应堆堆芯(18)换热。3.根据权利要求1所述的移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，所述一回路上靠近换热管(16)进口处设有凝汽器(20)和循环水泵(19)。4.根据权利要求1所述的移动式小型热管反应堆与太阳能耦合发电系统，其特征在于，还包括储热装置(6)，所述储热装置(6)与所述太阳能集热器(1)通过导热管(2)连接，所述储热装置(6)内设...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，高天宇，刘文斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：